68
к
а
б
е
л
ь
н
ы
е
л
и
н
и
и
кабельные линии
Расчет длины кабелей
до 1 кВ при потерях
напряжения в 1%
УДК
621.315.2.016.2
Сошинов
А
.
Г
.,
к
.
т
.
н
.,
доцент
,
заведующий
кафедрой
«
Электроснабжение
промышленных
предприятий
»
Камышинского
технологического
института
(
филиала
)
ВолгГТУ
Копейкина
Т
.
В
.,
преподаватель
кафедры
«
Электроснабжение
промышленных
предприятий
»
Камышинского
технологического
института
(
филиала
)
ВолгГТУ
Атрашенко
О
.
С
.,
преподаватель
кафедры
«
Электроснабжение
промышленных
предприятий
»
Камышинского
технологического
института
(
филиала
)
ВолгГТУ
В
настоящей
статье
рассмотрены
общие
сведения
о
расчете
длины
кабелей
напряжением
до
1
кВ
при
потерях
напряжения
в
1%
системы
электроснабжения
промышленного
предприятия
.
Приводятся
последствия
отклонения
потерь
напряжения
в
ка
-
беле
от
нормированного
значения
.
Рассматривается
методика
расчета
длины
кабельных
линий
до
1
кВ
,
основанная
на
приме
-
нении
системы
относительных
единиц
.
Обозначены
способы
сокращения
процента
потерь
в
кабелях
до
1
кВ
системы
элек
-
троснабжения
промышленного
предприятия
,
которые
можно
использовать
как
самостоятельно
,
так
и
комплексно
.
Ключевые
слова
:
силовой
кабель
,
упрощенный
метод
,
потери
напряжения
,
относительные
единицы
,
длина
кабеля
,
мощность
,
жила
,
сечение
Э
кономичность
электрических
сетей
обу
-
словлена
минимальными
капитальными
затратами
(
стоимость
элементов
электри
-
ческой
сети
и
их
монтажа
)
и
эксплуатаци
-
онными
расходами
(
содержание
обслуживающего
персонала
,
амортизационные
отчисления
,
стои
-
мость
потерь
электроэнергии
).
Потери
электроэнер
-
гии
—
неизбежная
плата
за
ее
транспортировку
по
проводам
,
вне
зависимости
от
длины
передающей
линии
.
Существуют
они
и
на
воздушных
линиях
электропередачи
длиною
в
сотни
километров
,
и
на
отрезках
электропроводки
в
несколько
десятков
ме
-
тров
домашней
электрической
сети
.
Также
необхо
-
димо
принимать
во
внимание
потери
в
кабельных
линиях
.
ЦЕЛЬ
ИССЛЕДОВАНИЯ
В
рабочем
режиме
наиболее
приемлемым
показа
-
телем
потерь
напряжения
в
кабеле
считается
5%.
Это
оптимальное
расчетное
значение
,
которое
можно
принимать
допустимым
для
электросетей
,
поскольку
в
энергетической
отрасли
токи
огромной
мощности
транспортируются
на
большие
рассто
-
яния
[1].
Отклонение
параметра
от
нормирован
-
ного
значения
может
иметь
следующие
послед
-
ствия
:
1)
некорректная
работа
энергозависимых
устано
-
вок
,
оборудования
,
осветительных
приборов
;
2)
отказ
работы
электроприборов
при
сниженном
показателе
напряжения
на
входе
,
выход
оборудо
-
вания
из
строя
;
3)
снижение
ускорения
вращающего
момента
элек
-
тродвигателей
при
пусковом
токе
,
потери
учиты
-
ваемой
энергии
,
отключение
двигателей
при
пе
-
регреве
;
69
4)
неравномерное
распределение
токовой
нагрузки
между
потребителями
на
начале
линии
и
на
уда
-
ленном
конце
протяженного
провода
;
5)
работа
осветительных
приборов
на
половину
накала
,
за
счет
чего
происходят
недоиспользо
-
вание
мощности
тока
в
сети
и
потери
электро
-
энергии
.
В
связи
с
тем
,
что
расход
проводникового
матери
-
ала
для
одной
и
той
же
передаваемой
мощности
бы
-
стро
растет
с
понижением
номинального
напряжения
сети
,
а
потери
электроэнергии
в
электрических
сетях
потребителей
значительны
,
необходимо
стремить
-
ся
к
сокращению
длины
сетей
напряжением
до
1
кВ
и
приближению
высшего
напряжения
к
приемникам
электроэнергии
[2].
Сечение
проводников
должно
исключать
возмож
-
ность
недопустимого
для
них
перегрева
и
разруше
-
ния
как
при
нормальных
,
так
и
при
аварийных
режи
-
мах
.
Конструктивное
исполнение
элементов
долж
-
но
быть
таким
,
чтобы
максимально
исключить
воз
-
можность
их
повреждения
при
конкретных
условиях
окружающей
среды
.
РЕЗУЛЬТАТЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ
В
зависимости
от
длины
линии
и
потребляемого
тока
нагрузки
необходимо
учитывать
сопротивле
-
ние
самого
кабеля
.
По
сути
,
это
сопротивление
,
включенное
последовательно
нагрузке
,
и
чем
оно
больше
,
тем
меньшее
напряжение
окажется
при
-
ложено
к
потребителю
.
В
данной
статье
анализи
-
руются
длины
кабелей
до
1
кВ
при
потерях
напря
-
жения
1%.
В
[3]
рассматривается
характер
изменения
по
-
терь
напряжения
U
*
K
з
=1
при
коэффициенте
загрузки
K
з
= 1
от
сопротивления
кабеля
,
коэффициента
реак
-
тивной
мощности
нагрузки
tg
п
и
степени
компенса
-
ции
реактивной
мощности
C
Q
.
Для
кабелей
длиной
L
к
и
при
коэффициенте
за
-
грузки
K
з
= 1
характер
изменения
потерь
напряжения
U
*
K
з
=1
рассчитывается
по
формуле
:
U
*
K
з
=1
=
[
]
Q
п
п
к
ном
К
Д
С
r
U
I
0
1
1
3
−
⋅
+
⋅
)
(
.
.
tg
ε
к
UK
з
к
к
L
V
L
1
=
= ω
,
(1)
где
I
Д
.
К
.
—
длительно
допустимый
ток
кабельной
линии
;
U
ном
—
номинальное
напряжение
сети
;
r
0
к
—
активное
сопротивление
1
км
кабельной
ли
-
нии
;
с
os
п
—
коэффициент
мощности
нагрузки
электропотребителя
(
ЭП
)
элемента
сети
при
номи
-
нальном
напряжении
;
tg
п
—
коэффициент
реак
-
тивной
мощности
нагрузки
ЭП
элемента
сети
при
номинальном
напряжении
;
C
Q
—
степень
компен
-
сации
реактивной
мощности
;
L
к
—
длина
кабель
-
ной
линии
;
V
к
—
потери
напряжения
в
относитель
-
ных
единицах
(
о
.
е
.)
элемента
сети
при
протекании
номинального
тока
через
активное
и
реактивное
сопротивления
элемента
и
номинальной
мощно
-
сти
;
U
K
з
=1
—
параметр
режима
;
—
отношение
реактивных
и
активных
сопротивлений
элемента
сети
[3].
Длина
кабеля
при
заданных
потерях
напряже
-
ния
U
*
и
известном
коэффициенте
загрузки
:
L
к
=
U
*
K
з
V
к
U
к
.
(2)
Принимаются
потери
напряжения
при
K
з
= 1,
рав
-
ные
одному
проценту
(
U
*
K
з
=1
= 0,01 (1%)
и
вычисля
-
ется
значение
длины
кабеля
:
L
к
.1%
K
з
=1
=
0,01
V
к
U
к
=
=
[
]
)
(
cos
,
Q
п
п
к
К.
Д.
к
ном.
С
r
I
U
−
⋅
+
⋅
1
1
3
01
0
0
ϕ
ε tg
ϕ
=
= 0,01
∙
U
ном
.
к
[
(
)
]
[
]
)
(
,
Q
п
к
К.
Д.
п
С
r
I
−
⋅
+
+
1
1
3
1
0
5
0
2
ϕ
ϕ
ε
tg
tg
=
= 0,01
∙
U
ном
.
к
F
к
=
[
]
)
(
Q
п
Д.К.
п
С
I
−
⋅
+
1
1
3
[
(
)
]
,
+
1
5
0
2
ϕ
ϕ
ρ
ε
.
Параметры
V
к
и
U
к
зависят
от
сечения
кабеля
F
к
,
удельного
сопротивления
материала
жилы
,
отношения
реактивного
и
активного
сопротивле
-
ний
,
номинального
напряжения
кабеля
U
ном
.
к
,
до
-
пустимого
тока
I
Д
.
К
.
,
способа
прокладки
(
земля
,
воз
-
дух
),
коэффициента
реактивной
мощности
нагрузки
tg
п
и
степени
компенсации
реактивной
мощности
C
Q
[4].
Исследуем
влияние
F
к
,
U
ном
.
к
,
tg
п
на
L
к
.1%
K
з
=1
при
C
Q
= 0.
Пример
Определяется
длина
кабеля
с
алюминиевыми
жи
-
лами
сечением
50
мм
2
,
проложенного
в
земле
при
ко
-
эффициенте
реактивной
мощности
нагрузки
tg
п
= 2,
при
коэффициенте
загрузки
K
з
= 1
и
степени
компен
-
сации
реактивной
мощности
C
Q
= 0.
Она
равна
:
L
к
.1%
K
з
=1
= 0,01
∙
0,38
[
]
[
]
0
1
2
62
0
0625
0
1
62
0
165
3
2
1
5
0
2
−
⋅
+
⋅
⋅
+
)
(
,
,
,
,
10
6
= 41 (
м
).
В
таблице
1
и
на
рисунке
1
приведены
длины
ка
-
белей
при
потерях
напряжения
U
*
= 1%
и
коэффи
-
циенте
загрузки
K
з
= 1,
проложенных
в
земле
в
зави
-
симости
от
сечения
F
к
и
коэффициента
реактивной
мощности
нагрузки
tg
п
при
C
Q
= 0.
Из
проведенных
расчетов
видно
,
что
при
увеличении
сечения
длина
кабельной
линии
L
к
.1%
K
з
=1
увеличивается
.
При
этом
длина
кабелей
с
медными
жилами
больше
длины
ка
-
белей
с
алюминиевыми
жилами
.
В
соответствии
с
таблицей
1,
длина
кабелей
с
мед
-
ными
жилами
на
напряжение
0,38
кВ
при
увеличении
сечения
от
10
до
185
мм
2
увеличивается
соответ
-
№
2 (71) 2022
70
F
,
мм
2
L
,
м
60
50
40
30
20
10
0
КАБЕЛЬНЫЕ
ЛИНИИ
10 16 25 35 50 70 95 120
150 185
Рис
. 1.
Длина
кабелей
с
алюминиевыми
жилами
на
1%
потерь
напряжения
при
различных
значениях
коэффи
-
циента
реактивной
мощности
нагрузки
при
степени
компенсации
реактивной
мощности
С
Q
= 0
и
коэффици
-
енте
загрузки
К
з
= 1
Рис
. 2.
Зависимости
средних
показателей
длины
кабелей
на
1%
потерь
напряжения
от
коэффициента
реактивной
мощности
нагрузки
средняя
L
k.1%
K
3
=1
алюминиевая
жила
средняя
L
k.1%
K
3
=1
медная
жила
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0 0,25 0,5 1 1,5 2
tg
п
Средняя
L
к
.1%
К
з
=1
,
м
Табл
. 1.
Средние
длины
кабелей
в
зависимости
от
tg
п
F
к
,
мм
2
Алюминиевые
жилы
Медные
жилы
tg
п
= 0
tg
п
= 1
tg
п
= 2
tg
п
= 0
tg
п
= 1
tg
п
= 2
10
11
15
24
14
19
30
16
13
17
27
17
22
34
25
15
21
32
20
26
38
35
18
24
36
24
31
44
50
21
28
41
28
34
47
70
25
31
44
32
37
49
95
28
34
47
36
40
51
120
31
36
49
41
42
52
150
35
39
50
46
44
52
185
38
40
50
49
44
51
Среднее
L
к
.1%
К
з
=1
24
29
40
31
34
45
L
,
м
при
tg
= 0
алюминиевая
жила
L
,
м
при
tg
= 1
алюминиевая
жила
L
,
м
при
tg
= 2
алюминиевая
жила
L
,
м
при
tg
= 0
медная
жила
L
,
м
при
tg
= 1
медная
жила
L
,
м
при
tg
= 2
медная
жила
ственно
при
tg
п
= 0
от
14
м
до
49
м
,
при
tg
п
= 1 —
от
19
м
до
44
м
,
при
tg
п
= 2 —
от
30
м
до
51
м
.
Дли
-
на
кабелей
напряжением
0,38
кВ
с
алюминиевыми
жилами
увеличивается
соответственно
при
tg
п
= 0
от
11
м
до
38
м
,
при
tg
п
= 1 —
от
15
м
до
40
м
,
при
tg
п
= 2 —
от
24
м
до
50
м
.
При
увеличении
коэффициента
реактивной
мощ
-
ности
нагрузки
tg
п
(
от
0
до
2)
график
зависимости
длины
кабеля
L
к
.1%
K
з
=1
=
f
(
tg
п
)
имеет
вид
параболы
с
минимумом
при
tg
п
min
.
При
увеличении
tg
п
min
от
0
до
0,6
сечение
кабеля
изменяется
от
16
мм
2
до
240
мм
2
.
При
меньших
значениях
tg
п
<
tg
п
min
длина
кабельной
линии
L
к
.1%
K
з
=1
= 1
уменьшается
в
меньшей
степени
при
увеличении
tg
п
.
При
б
ó
льших
значени
-
ях
tg
п
>
tg
п
min
длина
кабеля
L
к
.1%
K
з
=1
= 1
резко
уве
-
личивается
(
таблица
1,
рисунок
2).
Из
проведенных
исследований
можно
сделать
вывод
,
что
при
уста
-
новке
компенсирующих
устройств
(
при
C
Q
≠
0)
длина
кабеля
при
потерях
напряжения
1%
L
к
.1%
увеличи
-
вается
.
ВЫВОДЫ
Очевидно
,
что
чем
длиннее
кабель
,
тем
больше
сопротивление
проводника
при
прохождении
тока
и
,
соответственно
,
выше
потери
напряжения
.
Есть
несколько
способов
сократить
процент
по
-
терь
,
которые
можно
использовать
как
самостоя
-
тельно
,
так
и
комплексно
:
71
1.
Использовать
кабель
большего
сечения
,
прово
-
дить
расчеты
применительно
к
другому
проводни
-
ку
.
Увеличение
площади
сечения
токоведущих
жил
можно
получить
при
соединении
двух
прово
-
дов
параллельно
.
Суммарная
площадь
сечения
увеличится
,
нагрузка
распределится
равномерно
,
потери
напряжения
станут
ниже
.
2.
Уменьшить
рабочую
длину
проводника
.
Метод
эффективный
,
но
его
не
всегда
можно
использо
-
вать
.
Сократить
длину
кабеля
можно
при
наличии
резервной
длины
проводника
.
На
высокотехноло
-
гичных
предприятиях
вполне
реально
рассмотреть
вариант
перекладки
кабеля
,
если
затраты
на
тру
-
доемкий
процесс
гораздо
ниже
,
чем
расходы
на
монтаж
новой
линии
с
большим
сечением
жил
.
3.
Сократить
величину
тока
,
передаваемую
по
ка
-
белю
большой
протяженности
.
Для
этого
мож
-
но
отключить
от
линии
несколько
потребителей
и
подключить
их
по
обходной
цепи
.
Данный
метод
применим
на
хорошо
разветвленных
сетях
с
на
-
личием
резервных
магистралей
.
Чем
меньше
ток
,
передаваемый
по
кабелю
,
тем
меньше
греется
проводник
,
снижаются
сопротивление
и
потери
напряжения
.
ЛИТЕРАТУРА
/ REFERENCES
1.
Что
называется
падением
на
-
пряжения
на
участке
цепи
/ What
is called the «voltage drop in a cir-
cuit section». URL: https://seknsk.
ru/sovety/raschet-padeniya-napry-
azheniya.html.
2.
Электрические
сети
до
1
кВ
:
требования
к
ним
,
назначение
,
нормативные
документы
/ Elec-
trical networks under 1 kV: re-
quirements. application, regulatory
documents. URL: https://pue8.ru/
elektrotekhnik/35-naznachenie-elek-
tricheskih-setey-napryazheniem-do-
1-kv-i-trebovaniya-k-nim.html.
3.
Сошинов
А
.
Г
.,
Копейкина
Т
.
В
.
Упро
-
щенный
метод
расчета
потерь
на
-
пряжения
в
кабелях
до
1
кВ
системы
электроснабжения
промышленного
предприятия
//
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распределение
, 2021,
№
3(66).
С
. 70–74. / Soshinov A.G.,
Kopeykina T.V. A simpli
fi
ed method of
the voltage loss calculation in cables
under 1 kV of the power supply sys-
tem of an industrial enterprise //
ELEK-
TROENERGIYA. Peredacha i ras-
predeleniye
[ELECTRIC POWER.
Transmission and Distribution], 2021,
no. 3(66), pp. 70-74. (In Russian)
4.
Копейкина
Т
.
В
.
Методы
анализа
по
-
терь
мощности
в
кабелях
напряже
-
нием
до
1
кВ
с
алюминиевыми
и
мед
-
ными
жилами
/
Материалы
Второй
региональной
научно
-
практической
студенческой
конференции
г
.
Камы
-
шин
, 23–24
апреля
2008
г
.
Т
. 3.
Вол
-
гоград
, 2008.
С
. 28–32 / Kopeykina T.V.
Methods of power loss analysis in cables un-
der 1 kV with aluminum and copper wires /
Materialy Vtoroy regional’noy nauchno-prak-
ticheskoy konferentsii
[Proc. of the Second
Regional Scienti
fi
c-Practical Conference],
town of Kamyshin, April, 23-24, 2008. Vol. 3
Volgograd, 2008, pp. 28-32. (In Russian)
№
2 (71) 2022
Оригинал статьи: Расчет длины кабелей до 1 кВ при потерях напряжения в 1%
В настоящей статье рассмотрены общие сведения о расчете длины кабелей напряжением до 1 кВ при потерях напряжения в 1% системы электроснабжения промышленного предприятия. Приводятся последствия отклонения потерь напряжения в кабеле от нормированного значения. Рассматривается методика расчета длины кабельных линий до 1 кВ, основанная на применении системы относительных единиц. Обозначены способы сокращения процента потерь в кабелях до 1 кВ системы электроснабжения промышленного предприятия, которые можно использовать как самостоятельно, так и комплексно.
